DE102008002411A1

DE102008002411A1 - Fuel injector has injector housing or body and high pressure chambers arranged in housing, which permanently communicates with fuel-high pressure source

Info

Publication number: DE102008002411A1
Application number: DE200810002411
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-17

Abstract

The fuel injector (1) has an injector housing or body (2) and high pressure chambers (4,5) arranged in the housing, which permanently communicates with a fuel-high pressure source (11) and is connected with a combustion chamber by nozzle (9) controlled by a nozzle needle (8). A coaxial plunger (24) is arranged on a slave piston (19), whose free front side is impinged by low pressure existing in a low pressure chamber (27).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a fuel injector according to the Preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, für die Kraftstoffeinspritzung in direkt einspritzenden Dieselmotoren hubgesteuerte Kraftstoffinjektoren einzusetzen. Damit ist der Vorteil verbunden, dass der Einspritzdruck leicht an Last und Drehzahl angepasst werden kann. Die Einspritzdüsen des Injektors können mittels einer Düsennadel oder dergleichen gesteuert werden, die ihrerseits mittels eines piezoelektrischen Aktors betätigt wird.It is known for direct injection fuel injection Diesel engines use stroke-controlled fuel injectors. In order to the advantage is associated that the injection pressure easily on load and Speed can be adjusted. The injectors of the Injectors can by means of a nozzle needle or be controlled, which in turn by means of a piezoelectric Actuator is actuated.

Die ältere, nicht vorveröffentlichte DE 10 2006 062 216.2 zeigt einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Dabei wird der Niederdruckraum, welcher dazu dient, die für den Öffnungshub der Düsennadel oder dergleichen notwendigen Stellkräfte bzw. den für den Öffnungshub notwendigen Energiebedarf gering zu halten, dadurch gebildet, dass der Nehmerkolben als Stufenkolben ausgebildet ist, welcher einen Abschnitt mit geringerem und einen Abschnitt mit größerem Querschnitt aufweist. Dieser Stufenkolben ist in einem entsprechend stufenförmigen Zylinder verschiebbar angeordnet, wobei der den geringeren Querschnitt aufweisende Zylinderteil einen Teil des Kopplungsraumes bildet und ein axial zwischen der zylinderseitigen Ringstufe und der kolbenseitigen Ringstufe gebildeter Ringraum als Niederdruckraum ausgebildet und dementsprechend mit einem relativ drucklosem Kraftstoffreservoir verbunden ist. Hier wird ein vergleichsweise hoher konstruktiver Aufwand notwendig, denn der genannte Ringraum darf nur einen begrenzten Querschnitt haben, so dass die kolben- und zylinderseitigen Ringstufen geringe radiale Abmessungen haben müs sen. Dies erfordert einerseits eine hohe Präzision, wobei andererseits auch ein hoher Aufwand für die Anordnung der Verbindungsleitung zum relativ drucklosen Kraftstoffreservoir notwendig wird.The older, not pre-published DE 10 2006 062 216.2 shows the fuel injector according to the preamble of claim 1. In this case, the low-pressure space, which serves to keep the necessary for the opening stroke of the nozzle needle or the like actuating forces or the necessary energy for the opening stroke low, formed by the fact that the slave piston formed as a stepped piston is, which has a section with a smaller and a section with a larger cross-section. This stepped piston is arranged displaceably in a corresponding step-shaped cylinder, the cylinder section having the smaller cross-section forming part of the coupling space and an annular space formed axially between the cylinder-side annular step and the piston-side annular step being designed as a low-pressure space and correspondingly connected to a relatively pressureless fuel reservoir. Here, a relatively high design effort is necessary, because said annulus may only have a limited cross-section, so that the piston and cylinder side ring stages have small radial dimensions would sen sen. On the one hand, this requires a high degree of precision, on the other hand, a high outlay for the arrangement of the connecting line to the relatively unpressurized fuel reservoir is necessary.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Kraftstoffinjektor der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art mit vergleichsweise geringen Herstellungskosten zu schaffen.task The invention is now a fuel injector in the preamble of claim 1 specified type with relatively low production costs to accomplish.

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffinjektor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These Task is in a fuel injector in the preamble of Claim 1 mentioned type with the characterizing features of Claim 1 solved.

Erfindungsgemäß ist also zur Realisierung eines nur von Niederdruck beaufschlagtem Teilquerschnittes am Nehmerkolben ein plungerartiger Fortsatz vorgesehen, dessen Querschnitt den vom Niederdruck beaufschlagten Teilquerschnitt bestimmt. Da dieser Teilquerschnitt regelmäßig geringer als der Querschnitt des düsenseitigen Sitzes der Düsennadel sein soll, müssen vergleichsweise kleine Querschnitte realisiert werden. Im Falle des erfindungsgemäß vorgesehenen plungerartigen Fortsatzes können dabei relativ große Plungerdurchmesser ermöglicht werden, so dass Toleranzprobleme vermieden und eine einfache Herstellbarkeit gewährleistet werden können.According to the invention So for the realization of only acted upon by low pressure partial cross-section provided on the slave piston a plungerartiger extension whose cross-section determined by the applied low pressure partial cross section. There This partial cross-section is regularly lower than the cross section of the nozzle-side seat of the nozzle needle should be comparatively small cross sections realized become. In the case of the inventively provided Plungerartigen extension can be relatively large Plunger diameters are allowed, so that tolerance problems avoided and ensures ease of manufacture can be.

Durch den gemäß der Erfindung am Nehmerkolben vorgesehenen plungerartigen Fortsatz, dessen Querschnitt im Niederdruckraum praktisch nur von einem verschwindenden Druck beaufschlagt werden kann, wird gewährleistet, dass im Schließzustand der Düsennadel oder dergleichen nur ein im Vergleich zum Querschnitt des Dichtsitzes der Düsennadel verkleinerter Querschnitt von dem hohen Druck der Hochdruckquelle schließend belastet werden kann. Damit kön nen die vom Aktor beim Öffnungshub der Düsennadel aufzubringenden Stellkräfte relativ gering sein, so dass für den Öffnungshub auch nur wenig Energie benötigt wird.By provided according to the invention on the slave piston plunger-like extension whose cross-section in the low-pressure space practically only can be acted upon by a vanishing pressure is ensured that in the closed state of the nozzle needle or the like only one compared to the cross section of the sealing seat of the nozzle needle reduced cross section of the high pressure of the high pressure source closing can be charged. Kings with it that of the actuator during the opening stroke of the nozzle needle be applied relatively small forces, so that for the opening stroke also requires little energy becomes.

Vorzugsweise sind weitere Maßnahmen vorgesehen, um auch die beim Schließhub der Düsennadel notwendigen Aktorkräfte gering zu halten.Preferably Further measures are provided, including the closing stroke the actuator needle necessary actuator forces low to keep.

Dies kann beispielsweise gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, dass innerhalb eines den Hochdruckraum mit der Eingangsseite der Einspritzdüsen verbindenden Strömungspfades des Kraftstoffes eine Drossel angeordnet ist. Während der Einspritzphase tritt an dieser Drossel eine Druckdifferenz auf, wobei eingangsseitig der Drossel im Wesentlichen ein dem Druck im Hochdruckraum entsprechender Eingangsdruck und ausgangsseitig ein dem vergleichsweise geringen Brennraumdruck angenäherter Ausgangsdruck vorliegt, so dass der Schließhub der Düsennadel gegen einen relativ geringen Widerstand ausführbar ist.This For example, according to a preferred embodiment the invention can be achieved in that within a Connecting the high-pressure chamber with the inlet side of the injection nozzles Flow path of the fuel arranged a throttle is. During the injection phase occurs at this throttle a pressure difference, wherein the input side of the throttle substantially a the pressure in the high pressure chamber corresponding input pressure and the output side a the comparatively low combustion chamber pressure approximated Output pressure is present, so that the closing stroke of the nozzle needle is executable against a relatively low resistance.

Der Niederdruckraum kann gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform in einen stationären Teil am Injektorkörper angeordnet und über eine Bohrung im Injektorkörper mit dem relativ drucklosen Reservoir kommunizierend verbunden sein.Of the Low-pressure space can according to a first advantageous Embodiment in a stationary part on the injector body arranged and via a bore in the injector body be communicatively connected to the relatively pressureless reservoir.

Bei dieser Ausführungsform kann der plungerförmige Fortsatz an der Düsennadel gegebenenfalls ein zusätzliches Führungselement für die Düsennadel bilden, indem der plungerartige Fortsatz in einer Bohrung des Injektorkörpers geführt ist.at This embodiment may be the plunger-shaped Extension on the nozzle needle optionally an additional Form guide element for the nozzle needle, by the plunger-like extension in a bore of the injector body is guided.

Gemäß einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass der Niederdruckraum im Geberkolben angeordnet und über eine den Aktor durchsetzende Bohrung mit dem relativ drucklosen Reservoir kommunizie rend verbunden ist. Diese Ausführungsform kann vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, dass die zum relativ drucklosen Reservoir führende Leitung am Aktor in unmittelbarer Nähe von elektrischen Anschlüssen zur Energieversorgung des Aktors angeordnet bzw. zugänglich sein kann. Insbesondere wird die Möglichkeit geboten, alle vorgenannten Leitungen am düsenfernen Ende des Injektorkörpers anzubringen, so dass eine weitgehend rotationssymmetrische Anordnung mit einfacher Leitungsmontage gewährt wird.According to an advantageous alternative embodiment, it can also be provided that the low-pressure space is arranged in the master piston and is communicated via a passage passing through the actuator with the relatively pressureless reservoir kommunizie rend. This embodiment can advantageously be designed so that the line leading to the relatively pressureless reservoir can be arranged or accessible at the actuator in the immediate vicinity of electrical connections for the power supply of the actuator. In particular, the possibility is offered to attach all the aforementioned lines to the nozzle-distal end of the injector body, so that a largely rotationally symmetrical arrangement with simple line assembly is granted.

Vorzugsweise kann ein piezoelektrischer Aktor vorgesehen sein, wobei eine Ausbildung zweckmäßig ist, bei der der Aktor unter elektrischer Beströmung seinen expandierten Zustand einnimmt und den Geberkolben in seiner der Schließlage der Düsennadel zugeordneten Totpunktlage hält. Sobald die elektrische Beströmung abgeschaltet und der Aktor entladen wird, nimmt er dann seinen kontrahierten Zustand ein, bei der der Geberkolben die der Offenlage der Düsennadel zugeordnete Totpunktlage hat.Preferably may be provided a piezoelectric actuator, wherein a training is appropriate, in which the actuator under electric Flow enters its expanded state and the Master piston in its closed position of the nozzle needle associated dead center stops. Once the electric Flow is switched off and the actuator is discharged, takes He then enters his contracted state, in which the master piston the dead center position associated with the open position of the nozzle needle Has.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der die Erfindung einschließlich besonders bevorzugter Merkmale näher beschrieben wird.Furthermore is in terms of preferred features of the invention to the claims and the following explanation of the drawing, based the invention including particularly preferred Characteristics is described in more detail.

Schutz wird nicht nur für ausdrücklich angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen, sondern prinzipiell auch für beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.protection is not only for expressly stated or illustrated feature combinations, but in principle also for any combinations of the specified or illustrated individual features claimed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

1 einen Axialschnitt einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, und 1 an axial section of a first advantageous embodiment of the invention, and

2 einen Axialschnitt einer abgewandelten Ausführungsform. 2 an axial section of a modified embodiment.

Beschreibung vorteilhafter AusführungsformenDescription more advantageous embodiments

Der in 1 dargestellte Kraftstoffinjektor 1 besitzt einen Injektorkörper 2, welcher einen ersten Druckraum 3, einen zweiten Druckraum 4 sowie einen daran anschließenden dritten Druckraum 5 aufnimmt. Die Druckräume 3–5 sind miteinander kommunizierend verbunden, indem ein zwischen den Druckräumen 3 und 4 angeordneter Zwischenboden 6 des Injektorkörpers 2 von einer die vorgenannten Druckräume 3 und 4 verbindenden Axialbohrung 7 durchsetzt wird. Der Druckraum 5 dient als Axialführung einer Düsennadel 8, die am in der Zeichnung unteren Ende des Druckraumes 5 angeordnete Einspritzdüsen 9 steuert, über die der Druckraum 5 mit einem nicht dargestellten Brennraum eines Verbrennungsmotors verbindbar ist. In der Zeichnung nimmt die Düsennadel 8 ihre die Düsen 9 absperrende Schließlage ein, in der das düsenseitige Ende der Düsennadel 8 mit einer düsenseitigen Ringkante dicht auf einem die Eingänge der Düsen 9 mit radialem Abstand umschließenden ringförmigen Düsennadelsitz aufsitzt, so dass innerhalb des Druckraumes 5 ein Düseneingangsraum 10 von einem zwischen der axialen Innenwand des Druckraumes 5 und dem Außenumfang der Düsennadel 8 verbleibenden Ringraum abgetrennt wird.The in 1 illustrated fuel injector 1 has an injector body 2 , which has a first pressure chamber 3 , a second pressure chamber 4 and a subsequent third pressure chamber 5 receives. The pressure chambers 3 - 5 are communicating with each other by placing one between the pressure chambers 3 and 4 arranged intermediate floor 6 of the injector body 2 from one of the aforementioned pressure chambers 3 and 4 connecting axial bore 7 is enforced. The pressure room 5 serves as axial guidance of a nozzle needle 8th , which are at the bottom of the pressure chamber in the drawing 5 arranged injection nozzles 9 controls over which the pressure chamber 5 with a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine is connectable. In the drawing, the nozzle needle takes 8th their the nozzles 9 shut-off closing position, in which the nozzle-side end of the nozzle needle 8th with a nozzle-side annular edge close to one of the inputs of the nozzles 9 seated with radial spacing annular nozzle needle seat, so that within the pressure chamber 5 a nozzle entrance room 10 from one between the axial inner wall of the pressure chamber 5 and the outer circumference of the nozzle needle 8th remaining annulus is separated.

Dieser Ringraum kommuniziert ständig mit dem Druckraum 4. Zu diesem Zweck ist die Düsennadel 8 in einem an den Druckraum 4 angrenzenden erweiterten oberen Axialbereich des Druckraumes 5 mit an der Düsennadel angeordneten Axialstegen oder dergleichen axial verschiebbar geführt, wobei zwischen den Axialstegen den vorgenannten Ringraum mit dem Druckraum 4 verbindende Frei räume verbleiben. Wenn die Düsennadel 8 ihre vom Sitz an den Einspritzdüsen 9 abgehobene Offenlage einnimmt, ist der Düseneingangsraum 10 über die Druckräume 5 und 4 sowie die Axialbohrung 7 im Zwischenboden 6 und dem Druckraum 3 mit einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffspeicher 11 verbunden, der typischerweise als „Common Rail” ausgebildet ist und über eine Anschlussleitung 12 mit dem ersten Druckraum 3 kommuniziert. Damit kann unter Hochdruck stehender Kraftstoff über die Einspritzdüsen 9 in den Brennraum des Verbrennungsmotors eingespritzt werden.This annulus communicates constantly with the pressure chamber 4 , For this purpose, the nozzle needle 8th in one to the pressure room 4 adjacent extended upper axial region of the pressure chamber 5 with axially arranged on the nozzle needle arranged axial webs or the like, wherein between the axial webs the aforementioned annular space with the pressure chamber 4 connecting spaces remain. If the nozzle needle 8th their seat on the injectors 9 open position is the nozzle entrance space 10 over the pressure chambers 5 and 4 as well as the axial bore 7 in the intermediate floor 6 and the pressure room 3 with a high pressure fuel tank 11 connected, which is typically formed as a "common rail" and a connection line 12 with the first pressure chamber 3 communicated. This can be high-pressure fuel through the injectors 9 be injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Zur Betätigung der Ventilnadel 8 dient ein im dargestellten Beispiel als piezoelektrisches Element ausgebildeter Aktor 13, der über elektrische Leitungen 14 mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden und mit der Ventilnadel 8 in der nachfolgend dargestellten Weise hydraulisch gekoppelt ist. Die hydraulische Kopplung erfolgt dadurch, dass ein mittels des Aktors 13 hubbeweglicher Geberkolber 15 in einem geberseitigen Kopplungsraum 16 verdrängerwirksam arbeitet. Der geberseitige Kopplungsraum 16 ist über eine den Zwischenboden 6 durchsetzende Leitung 17 mit einem nehmerseitigen Kopplungsraum 18 verbunden, in welchem ein an der Düsennadel 8 angeordneter Nehmerkolben 19 verdrängerwirksam arbeitet. Wenn also der Geberkolben 15 eine den Kopplungsraum 16 verkleinernde Abwärtsbewegung ausführt, wird Fluid aus dem Kopplungsraum 16 über die Leitung 17 in den Kopplungsraum 18 ausgeschoben, so dass der Nehmerkolben 19 mit der Düsennadel 8 eine Abwärtsbewegung in Richtung der Schließlage der Düsennadel 8 ausführt. Umgekehrt nimmt der Kopplungsraum 16 bei Aufwärtsbewegung des Geberkolbens 15 Fluid aus dem Kopplungsraum 18 auf, wobei sich der Nehmerkolben 19 mit der Ventilnadel 8 in Aufwärtsrichtung, das heißt in eine Offenlage der Ventilnadel 8 bewegt. Da die verdrängerwirksamen Kolbenquerschnitte vom Geber- und Nehmerkolben 15 und 19 unterschiedlich sind, wird eine entsprechende Hubübersetzung bewirkt, wobei das Übersetzungsverhältnis invers zum Verhältnis der Querschnitte ist.For actuating the valve needle 8th serves a formed in the example shown as a piezoelectric element actuator 13 that has electrical wires 14 connected to an electrical power source and to the valve needle 8th is hydraulically coupled in the manner shown below. The hydraulic coupling takes place in that one by means of the actuator 13 Liftable donor Kolber 15 in a geberseitigen coupling space 16 displacer works. The encoder-side coupling space 16 is about the intermediate floor 6 enforcing line 17 with a user-side coupling room 18 connected, in which one at the nozzle needle 8th arranged slave piston 19 displacer works. So if the master piston 15 a the coupling room 16 decreasing downward movement, fluid from the coupling space 16 over the line 17 in the coupling room 18 pushed out, leaving the slave piston 19 with the nozzle needle 8th a downward movement in the direction of the closed position of the nozzle needle 8th performs. Conversely, the coupling space decreases 16 with upward movement of the master piston 15 Fluid from the coupling space 18 on, with the slave piston 19 with the valve needle 8th in the upward direction, that means in an open position of the valve needle 8th emotional. As the displacement-effective piston cross-sections of the master and slave pistons 15 and 19 are different, a corresponding Hubübersetzung is effected, wherein the gear ratio is inverse to the ratio of the cross sections.

Der Kopplungsraum 16 wird vom Druckraum 3 durch eine Dichthülse 20 abgetrennt, die auf dem Geberkolben 15 verschiebbar geführt und mittels einer Schraubendruckfeder 21, welche zwischen einem am Geberkolben 15 angeordneten Ringbund und dem zugewandten Stirnrand der Dichthülse 20 eingespannt ist, gegen die dem Geberkolben 15 zugewandte Stirnseite des Zwischenbodens 6 gespannt wird, derart, dass die Dichthülse 20 mit einer scharfen Ringkante auf einer Ringlinienzone des Zwischenbodens 6 dicht aufsitzt.The coupling room 16 is from the pressure room 3 through a sealing sleeve 20 separated, on the master piston 15 slidably guided and by means of a helical compression spring 21 , which between one at the master piston 15 arranged annular collar and the facing end edge of the sealing sleeve 20 is clamped against the master piston 15 facing end face of the intermediate floor 6 is stretched, such that the sealing sleeve 20 with a sharp ring edge on a ring line zone of the false floor 6 tightly seated.

In ähnlicher Weise wird der Kopplungsraum 18 vom Druckraum 4 durch eine Dichthülse 22 abgetrennt, die auf dem Nehmerkolben 19 verschiebbar geführt und mittels einer zwischen einem Ringbund am Nehmerkolben und dem zugewandten Stirnrand der Dichthülse 22 eingespannten Schraubendruckfeder 23 gegen die dem Nehmerkolben 19 zugewandte Stirnseite des Zwischenbodens 6 gespannt wird, wobei die Dichthülse 22 mit einer scharfen Ringkante auf einer entsprechenden Ringlinienzone auf der in der Zeichnung unteren Stirnseite des Zwischenbodens 6 dicht aufsitzt. Gleichzeitig spannt die Feder 23 die Düsennadel 8 in deren Schließlage.Similarly, the coupling space becomes 18 from the pressure room 4 through a sealing sleeve 22 disconnected, on the slave piston 19 slidably guided and by means of a between an annular collar on the slave piston and the facing end edge of the sealing sleeve 22 clamped helical compression spring 23 against the slave piston 19 facing end face of the intermediate floor 6 is tensioned, with the sealing sleeve 22 with a sharp annular edge on a corresponding ring line zone on the bottom in the drawing lower side of the false floor 6 tightly seated. At the same time, the spring tenses 23 the nozzle needle 8th in their closed position.

Am Nehmerkolben 19 ist ein dazu gleichachsiger plungerartiger Fortsatz 24 angeordnet, der in einer innerhalb des Zwischenbodens 6 sowie eines damit verbundenen Zusatzkörpers 25 angeordneten Sackbohrung 26 verdrängerwirksam arbeitet. Innerhalb der Sackbohrung 26 wird vom Plunger 24 ein Niederdruckraum 27 abgesperrt, der über eine den Zwischenboden 6 im dargestellten Beispiel radial durchsetzende Rücklaufleitung 28 mit einem relativ drucklosen Kraftstoffreservoir verbunden ist.At the slave piston 19 is an equiaxed plunger-like extension 24 arranged in one of the intermediate floor 6 and an associated additional body 25 arranged blind hole 26 displacer works. Within the blind hole 26 is from the plunger 24 a low pressure room 27 locked off, the one above the intermediate floor 6 in the example shown radially passing return line 28 is connected to a relatively pressureless fuel reservoir.

Innerhalb des bei in Offenstellung befindlicher Ventilnadel 8 gebildeten Strömungspfades vom Druckraum 4 zum Düseneingangsraum 10 ist eine Drossel 29 angeordnet, die im dargestellten Beispiel als Ringspaltdrossel zwischen dem Außenumfang eines an der Düsennadel 8 angeordneten Flansches und dem Innenumfang des Druckraumes 5 ausgebildet ist. Der Zweck dieser Drossel wird weiter unten erläutert.Within the valve needle in open position 8th formed flow path from the pressure chamber 4 to the nozzle entrance room 10 is a throttle 29 arranged in the example shown as an annular gap throttle between the outer periphery of the nozzle needle 8th arranged flange and the inner circumference of the pressure chamber 5 is trained. The purpose of this throttle will be explained below.

Der Kraftstoffinjektor der 1 funktioniert wie folgt: Die Kopplungsräume 16 und 18 sind beim Betrieb mit Kraftstoff gefüllt und stehen im Wesentlichen unter gleichem Druck wie der Kraftstoff in den Druckräumen 3 und 4. Solange der piezoelektrische Aktor über die elektrischen Leitungen 14 mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird, hält er den Geberkolben 15 in der zeichnerisch dargestellten unteren Totpunktlage. Gleichzeitig wird die Düsennadel 8 von der Schraubendruckfeder 23 in die dargestellte Schließlage gespannt, wobei eine eventuelle Unterfüllung der Kopplungsräume 16 und 18 durch einen Kraftstoff-Leckagestrom aus den Druckräumen 3 und/oder 4 ausgeglichen wird. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Kopplungsräume 16 und 18 mit den Druckräumen 3 und 4 einerseits über die Ringspalte zwischen den Dichthülsen 20 und 22 sowie den zugeordneten Kolben 15 und 19 eine stark gedrosselte Verbindung haben, andererseits ist im Zusatzkörper 25 ein Radialschlitz 30 angeordnet, der mit dem Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Plungers 24 und dem Innenumfang der Sackbohrung 26 kommuniziert, wobei durch diesen Ringspalt eine Leckströmung vom Druckraum 4 in den Kopplungsraum 18 und damit über die Leitung 17 in den Kopplungsraum 16 ermöglicht wird. Im Endergebnis stellt sich also im Betriebszustand der 1 Druckgleichheit zwischen den Druckräumen 3 und 4 und den Kopplungsräumen 16 und 18 ein, gleichzeitig nimmt die Düsennadel 8 unabhängig von temperaturabhängigen Maßänderungen der miteinander zusammenwirkenden Elemente ihre exakte Schließlage ein.The fuel injector the 1 works as follows: The coupling rooms 16 and 18 are filled with fuel during operation and are essentially under the same pressure as the fuel in the pressure chambers 3 and 4 , As long as the piezoelectric actuator via the electrical wires 14 is subjected to an electrical voltage, he holds the master piston 15 in the illustrated bottom dead center position. At the same time the nozzle needle 8th from the helical compression spring 23 clamped in the illustrated closed position, with a possible underfilling of the coupling spaces 16 and 18 by a fuel leakage flow from the pressure chambers 3 and or 4 is compensated. This is made possible by the fact that the coupling rooms 16 and 18 with the pressure chambers 3 and 4 on the one hand via the annular gaps between the sealing sleeves 20 and 22 and the associated piston 15 and 19 have a strongly throttled connection, on the other hand is in the additional body 25 a radial slot 30 arranged with the annular gap between the outer circumference of the plunger 24 and the inner circumference of the blind bore 26 communicates, with a leakage flow from the pressure chamber through this annular gap 4 in the coupling room 18 and thus over the line 17 in the coupling room 16 is possible. The final result is thus in the operating state of 1 Equal pressure between the pressure chambers 3 and 4 and the coupling rooms 16 and 18 a, at the same time takes the nozzle needle 8th regardless of temperature-dependent dimensional changes of the interacting elements their exact closed position.

Sobald der piezoelektrische Aktor 13 von der elektrischen Spannungsquelle abgekoppelt und entladen wird, geht er in seinen axial kurzen Zustand über, das heißt der Geberkolben 15 wird in seine obere Totpunktlage gebracht, wobei der geberseitige Kopplungsraum 16 Fluid aus dem nehmerseitigen Kopplungsraum 18 über die Leitung 17 übernimmt und der Nehmerkolben 19 mit der Düsennadel 8 einen die Einspritzdüsen 9 freigebenden Öffnungshub ausführt. Dabei kann der Zusatzkörper 25 mit dem Nehmerkolben 19 zur Begrenzung des Öffnungshubes anschlagartig zusammenwirken.Once the piezoelectric actuator 13 is decoupled and discharged from the electrical power source, it goes into its axially short state, that is, the master piston 15 is brought into its top dead center, wherein the encoder-side coupling space 16 Fluid from the slave side coupling space 18 over the line 17 takes over and the slave piston 19 with the nozzle needle 8th one the injectors 9 releasing opening stroke executes. In this case, the additional body 25 with the slave piston 19 interact stop-like to limit the opening stroke.

Für den Öffnungshub wird nur eine relativ geringe Stellkraft bzw. Energie benötigt, weil der Querschnitt des Plungers 24 nur vom verschwindenden Druck des Kraftstoffreservoirs beaufschlagt wird. Vorzugsweise liegt der Querschnitt des Plungers 24 bei etwa 60–80% des Querschnittes des Düsennadelsitzes an den Einspritzdüsen 9.For the opening stroke, only a relatively small actuating force or energy is required, because the cross section of the plunger 24 only the vanishing pressure of the fuel reservoir is applied. Preferably, the cross-section of the plunger is located 24 at about 60-80% of the cross section of the nozzle needle seat on the injectors 9 ,

Beim nachfolgenden Schließhub der Düsennadel 8 genügen wiederum eine geringe Stellkraft bzw. eine geringe Energie, weil während der Öffnungsphase, das heißt während der Einspritzphase, an der Drossel 29 eine Druckdifferenz auftritt, mit der Folge, dass der Druck im Düseneingangsraum 10 gegenüber dem Druck im Druckraum 4 vermindert wird und dementsprechend verminderte hydraulische Kräfte in Öffnungsrichtung der Düsennadel im Düseneingangsraum 10 wirksam werden.During the subsequent closing stroke of the nozzle needle 8th in turn satisfy a small force or a low energy, because during the opening phase, that is, during the injection phase, at the throttle 29 a pressure difference occurs, with the result that the pressure in the nozzle inlet space 10 opposite the pressure in the pressure chamber 4 is reduced and, accordingly, reduced hydraulic forces in the opening direction of the nozzle needle in the nozzle input space 10 be effective.

Auf diese Weise wird der Vorteil gewährleistet, dass ein vergleichsweise leistungsschwacher piezoelektrischer Aktor eingesetzt werden kann.In this way, the advantage is guaranteed tet that a comparatively low-power piezoelectric actuator can be used.

Die die Kopplungsräume 16 und 18 verbindende Leitung 17 kann mit einer Drossel versehen bzw. als Drosselleitung ausgebildet sein. Damit muss beim Fluidaustausch zwischen den Kopplungskammern 16 und 18 ein entsprechender Drosselwiderstand überwunden werden mit der Folge, dass die Hübe der Kolben 15 und 19 und damit auch die Hübe der Ventilnadel 8 entsprechend gedämpft werden.The the coupling rooms 16 and 18 connecting line 17 can be provided with a throttle or designed as a throttle line. This must be during the fluid exchange between the coupling chambers 16 and 18 a corresponding throttle resistance can be overcome with the result that the strokes of the pistons 15 and 19 and thus also the strokes of the valve needle 8th be attenuated accordingly.

Die Ausführungsform der 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 im Wesentlichen dadurch, dass der plungerartige Fortsatz 24 des Nehmerkolbens 19 eine die Kopplungskammern 16 und 18 verbindende Bohrung im Zwischenboden 6 durchsetzt und in eine im Geberkolben 15 angeordnete Sackbohrung hineinragt und dort einen Niederdruckraum 27' abschließt. Dieser Niederdruckraum 27' ist über einen den Aktor 13 durchsetzenden Axialkanal 31 mit einer oberhalb des Aktors 13 im Injektorkörper 2 ausgebildeten Anschlusskammer 32 verbunden, die ihrerseits über die Rücklaufleitung 28' mit dem relativ drucklosen Kraftstoffreservoir kommuniziert. Der zwischen dem Außenumfang des Plungers 24 und dem Innenumfang der den Plunger 24 aufnehmenden Sackbohrung im Geberkolben 15 gebildete Ringspalt kommuniziert über einen Radialschlitz 30' im Geberkolben 15 mit dem Druckraum 3. Somit wird ein Fluidaustausch zwischen dem Druckraum 3 und dem Kopplungsraum 16 und damit über die Leitung 17' auch mit dem Kopplungsraum 18 ermöglicht, so dass sich im Ruhezustand der 2 Druckgleichheit zwischen den Kopplungsräumen 16 und 18 sowie den Druckräumen 3 und 4 einstellen und die Düsennadel 8 von der Schraubendruckfeder 23 unabhängig von eventuellen temperaturabhängigen Maßänderungen der miteinander zusammenwirkenden Elemente in der exakten Schließlage gehalten werden kann.The embodiment of the 2 differs from the embodiment of the 1 essentially in that the plunger-like extension 24 of the slave piston 19 one the coupling chambers 16 and 18 connecting hole in the intermediate floor 6 interspersed and into one in the master piston 15 arranged blind hole protrudes and there is a low pressure chamber 27 ' concludes. This low pressure room 27 ' is about an actor 13 penetrating axial channel 31 with one above the actuator 13 in the injector body 2 trained connection chamber 32 connected, in turn, via the return line 28 ' communicates with the relatively pressureless fuel reservoir. The between the outer circumference of the plunger 24 and the inner circumference of the plunger 24 receiving blind bore in the master piston 15 formed annular gap communicates via a radial slot 30 ' in the master piston 15 with the pressure room 3 , Thus, a fluid exchange between the pressure chamber 3 and the coupling room 16 and thus over the line 17 ' also with the coupling room 18 allows, so that at rest the 2 Equal pressure between the coupling spaces 16 and 18 as well as the pressure chambers 3 and 4 adjust and the nozzle needle 8th from the helical compression spring 23 can be kept in the exact closed position regardless of any temperature-dependent dimensional changes of the cooperating elements.

Im Übrigen ist bei der Ausführungsform der 2 vorteilhaft, dass die Rücklaufleitung 28' am düsenfernen Ende des Injektorkörpers 2 angeschlossen werden kann bzw. dort zusammen mit den elektrischen Leitungen 14 zugänglich ist. Dadurch wird der Einbau des Kraftstoffinjektors 1 an einem Motor vereinfacht. Außerdem ist vorteilhaft, dass der Zwischenboden 6 im Wesentlichen nur durch axiale Leitungen durchdrungen wird.Incidentally, in the embodiment of the 2 advantageous in that the return line 28 ' at the nozzle-distal end of the injector body 2 can be connected or there together with the electrical lines 14 is accessible. This will install the fuel injector 1 simplified on a motor. It is also advantageous that the intermediate floor 6 is essentially penetrated only by axial lines.

Im Übrigen entspricht die Funktion des Kraftstoffinjektors der 2 der Funktion des Injektors der 1.Incidentally, the function of the fuel injector corresponds to 2 the function of the injector 1 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102006062216 [0003]

Claims

Fuel injector ( 1 ) with an injector housing or body ( 2 ) and a high-pressure space ( 4 and 5 ), which is constantly connected to a high-pressure fuel source ( 11 ) communicates and via a nozzle needle ( 8th ) or the like, controlled nozzles ( 9 ) is connectable to the injection of fuel with a combustion chamber, and with a the nozzle needle ( 8th ) or the like actuating actuator ( 13 ), which with the nozzle needle ( 8th ) or the like is hydraulically coupled by the actuator ( 13 ) a master piston ( 15 ) located in a coupling room ( 16 . 18 ) operates positive displacement, actuated and the nozzle needle ( 8th ) or the like with a displacer in the coupling space slave piston ( 19 ) is drivingly connected, wherein the slave piston ( 19 ) a low pressure space ( 27 ), characterized in that on the slave piston ( 19 ) an equiaxed plunger ( 24 ) is arranged, the free end face of which in the low pressure space ( 27 ) is applied low pressure present.

Fuel injector according to Claim 1, characterized in that the low-pressure chamber (11) designed as a plunger working space ( 27 ) communicates constantly with a relatively pressureless fuel reservoir.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the low-pressure space ( 27 ) in a stationary part ( 6 . 25 ) of the injector body ( 2 ) is arranged.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the low-pressure space ( 27 ' ) in the master piston ( 15 ) and via an actuator ( 13 ) axially passing channel ( 31 ) communicates with the relatively pressureless fuel reservoir.

Fuel injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that a between the periphery of the plunger ( 24 ) and an inner wall of the Plungerarbeitsraums formed annular gap than with the coupling space ( 16 . 18 ) connected throttle gap is formed and with the pressure chamber ( 3 . 4 ) communicates.

Fuel injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that in a flow path between the pressure chamber ( 3 . 4 ) and nozzle entrance space ( 10 ) a throttle ( 29 ) is arranged.

Fuel injector according to claim 6, characterized in that the throttle ( 29 ) as an annular gap throttle between the outer circumference of a at the nozzle needle ( 8th ) or the like arranged flange and the inner circumference of a nozzle needle space ( 5 ) is trained.

Fuel injector according to one of claims 1 to 7, characterized in that a piezoelectric actuator ( 13 ) is provided.

Fuel injector according to claim 8, characterized in that the closed position of the nozzle needle ( 8th ) or the like, the electrically charged or connected to an electrical voltage source state of the actuator ( 13 ) assigned.